Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Оценка загрязненности воздуха некоторых городов и зон Российской Федерации полихлорированными бифенилами

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Оценка загрязненности воздуха некоторых городов и зон Российской Федерации полихлорированными бифенилами"

Российский хпмико-технологгпсский университет им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

СУРНИНА НАДЕЖДА НИКОЛАЕВНА

ОЦЕНКА ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОЗДУХА НЕКОТОРЫХ ГОРОДОВ И ЗОН РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОЛШРИРОВАННЫМИ БИФЕНИЛАМИ

11.00.11 — Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Москва — 1993

Работа выполнена в РХТУ им. Д. И. Менделеева и Институте экспериментальной метеорологии НПО «Тайфун» Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Научный руководитель — доктор химических наук, профессор В. В. Тарасов..

Официальные оппоненты — доктор химических наук, профессор, академик РАЕН В. С. Петросян; кандидат технических наук, член-корреспондент Международной Академии Информации А. В. Комаров.

Ведущее учреждение — Институт глобального климата и экологии.

Защита диссертации состоится ¡орелк^а^ 1994 г. в ¿0 час. в-ауд/_на заседании специализированного совета Д 053.34.11 в РХТУ им. Д. И. Менделеева (125190, Москва, А-190, Миусская площадь, 9).

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета

И. Н. КАМЕНЧУК

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Уникальные физико-химические свойства полих-лорнрованных бифенилов "(ПХБ) обеспечили им широкое применение в электротехнической и других отраслях промыаленности. Позднее, однако. было обнаружено, что ПХБ крайне медленно деградируют в окружающей среде. Опасность ПХБ связана с их способностью накапливаться в конечных звеньях трофических цепей и вызывать у животных и человека токсические реакции, нарушение репродуктивной функции и развитие злокачественных опухолей. В настоящее время почти во всех странах запрещено производство ПХБ и организован строгий контроль их применения. Однако. за десятилетия использования в биосферу поступили сотни тысяч тонн ПХБ, которые обнаруживаются сейчас во всех природных средах. ПХБ представляют огромную потенциальную опасность вследствие их широкого распространения, кроне того, в качестве принеси при производстве ПХБ и при пиролизе из них образуются полихло-рированные дибензофураны и диоксины.

Высокие уровни загрязнения природной среды полихлорбифенилами отмечены вокруг предприятий, длительное время использовавших эти вещества. Кроне того, источниками поступления ПХБ в окружающую среду после запрещения их производства могут быть отходящие газы мусоросжигательных печей,- а также выбросы и стоки некоторых химических предприятий. Систематический контроль за содержанием ПХБ в атмосферном воздухе является важным мероприятием в профилактике заболеваний, вызываемых ПХБ.

Работа проведена в соответствии с заданием 02.01. Н(, ГШ СССР по теме НТП 085.0-1 " Разработать и усовершенствовать методики определения ПХБ и ЛАУ в почве,воздухе и ПХБ в биоте, включая методики отбора проб", а также в соответствии с ГНТП "Экология России" (1991 г.) и Федеральной программой "Экологическая безопасность Рос-.ш" (1993 г,' п. в.3.15). 0

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка и испытания различных методов улавливания и концентрирования ПХБ из воздуха, разработка на их основе методических рекомендаций проведения пробоотбора для последующего определения ПХБ методами газо-жидкостной хроматографии ( FIX ) и масс-спектрометр™ (МС) , апробация разработанных методических рекомендаций в районах с различным уровнем загрязнения ПХБ, а также оценка загрязненности атмосферы.

Поставленная цель определила следующие этапы работы:

- г -

- определение формы нахождения ПХБ в воздухе и исследование распре деления ПХБ между паровой и аэрозольной фазами:

- выбор сорбентов для улавливания паров ПХБ. определение их адсорЕ ционноопределясщих характеристик сравнение с зарубежными аналогами

- разработка методик пробоотбора и анализа ПХБ в воздухе;

- апробация разработанных методик в районах с различным уровне загрязнения ПХБ . в том числе и в зонах импактного загрязнения оценка загрязненности атмосферы обследованных районов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В ходе экспериментов выявлены факторы, влияющие на распределение ПХБ между паровой и аэрозольной фазами. Устг новлено, что при высоком уровне загрязнения воздуха полихлорбифеш лами (выше ПДК) большая часть ПХБ (до 80%) может находиться в вю • аэрозольной, а не паровой фазы, как считалось ранее. Некоторые м< теорологические условия (туман,снег, и т.д.) также способствуют н; ■хождению ПХБ в атмосфере в виде аэрозолей. Показано, что УФ-облуч< ние и озон не влияют на деструкцию ПХБ и распределение меж; паровой и аэрозольной фазами. Установлено, что для извлечения пар< ПХБ могут быть успешно использованы отечественные сорбенты на осн< ве сополимеров дивинилбензола со стиролом - полисорбы.

Показано, что почвы в местах интенсивного использования п: могут являться источником вторичного загрязнения окружающей среды ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработаны методические рекомендащ . по концентрированию ПХБ из атмосферного воздуха с использование полисорбов. Разработана и испытана конструкция концентратора nxi На основе полученных данных разработаны методики пробоотбора определения содержания ПХБ в воздухе методами ГЖХ и МС.

Показана возможность применения данных методик для идентифиц рования источников поступления ПХБ в атмосферу. Впервые был обсл дован воздух тех городов России, где возможно его загрязнение п лихлорбифешлами ( Серпухов. Уфа, Иркутск. Усолье-Сибирское. Ангаре Байкальск,Селенгинск) на содержание в нем ПХБ и проведена оцен степени загрязненности воздушных бассейнов. Показано, что при пр изводстве хлорбензола в качестве побочных продуктов могут образоЕ ваться ПХБ. которые обнаруживаются в воздухе промзоны предприяте АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. По материалам работы были сделаны доклады

есоюзном совещании по методам выделения и идентификации органи-ских веществ ( 1989г., Обнинск ), на региональном совещании по ме-дам и приборам для экологических исследований ( 1990 г., Иркутск), Всесоюзной конференции по аналитической химии объектов окружаю-И среды ( 1991г.. Сочи ), на Международной конференции по хлорор-ническим соединениям ( 1992 г.. Байкальск ). на XV Менделеевском езде (1993 г.., Минск).

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введе-я, литературного обзора, экспериментальной части, включающей в се^ [ 3 глабы,выводов, списка литературы. Она изложена на^о^ страницах шинописного текста, содержит 36 рисунков. 24 таблиц. 152 ссылки, ава 1. Содержит анализ литературных данных по физико-химическим ойствам ПХБ, методикам их извлечения из воздуха и современным ме-дам анализа.

Экспериментальная часть диссертации изложена в главах 2.3 и 4.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ.

Объектами исследования в данной работе являются воздух, по-рхностные и сточные воды, снежный покров и почвы. Пробы д. почв, снегового покрова отбирали и анализировали согласно мето-ческим рекомендациям Госкомгидромета. Диапазон измеряемых величин держания ПХБ в водах и атмосферных осадках 0,05 -0.5 мкг/л . в чвах - 0,05-1,0 мг/кг. Границы погрешности измерения идентифици-нных полихлорбифенилов при вероятности Р-0,95 равны + 50%.

Схема пробоотбора воздуха как в лабораторных, так и в натурных • питаниях предусматривала отбор как паровой, так и аэрозольной акций полихлорбифенйлов (рис.1). ПХБ, находящиеся в воздухе, погло-лись в концентраторах,заполненных адсорбентом (рис.2), и в стек-нных ловушках.заполненных этиленгликолем. Извлечение и определе-е содержания ПХБ. поглощенных этиленгликолем (ЭГ). проводили по адиционной методике, описанной в литературе. Для ПХБ, поглощенных сорбентами, оптимальные условия извлечения были определены в ходе бораторных испытаний.

МЕТОДИКА ИЗВЛЕЧЕНИЯ И КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ПХБ ИЗ ВОЗДУХА С ИСПОЛЬ-ВАНИЕМ ПАТРОНОВ, ЗАПОЛНЕННЫХ ПОЛИСОРБОМ.

Для извлечения и концентрирования ПХБ с использованием поли-рбов в ходе лабораторных испытаний нами разработана новая методи-. Она предполагает концентрирование ПХБ, находящихся в воздухе,

Рис.1 Схема пробоотбора воздуха, предусматрираюшая одновременный отбор проб на аэрозольные фильтры и сорбенты.

I - стеклянная ловушка с этиленгликолем,^ - аорозолышй

фильтр АФА-Ха, 3 - патрон, заполненный полисорбом. 4 - аспиратор, 5 - ротаметр е

Рис.2 Патрон-концентратор

I - патрон из нержавеющей стали, 2 - полисорб, 3 - накидная гайка, 4 - металлическая сотка, 5 - тефлоновая прокладка.

путем их адсорбции полисорбом. экстракцию поглощенных ПХБ горячим гексаном в аппарате Сокслета. концентрирование и очистку полученных экстрактов с последующим их анализом методами ГЖХ с ДЭЗ и ХМС.

В ходе многократных лабораторных, испытаний были определены оптимальные условия концентрирования ПХБ и десорбции поглощенных веществ. Для опытов брали сорбенты, очищенные от мономеров и продуктов деструкции . накапливающихся в полимере с течением времени .

Подготовленный сорбент ( 2г ) помещали в патрон из нержавеющей стали ( рис.2 ). который через реометр подсоединяли к аспиратору. Перед патроном помещали воронку с обезжиренной ватой, на которую наносили от 1 до 25 мкг смеси тест-вещества в виде гексанового раствора . После испарения растворителя через патрон с сорбентом со скоростью 5-7 л/мин пропускали воздух в течение 10-60 минут. По окончании пробоотбора содержимое патрона переносили в экстракционный стаканчик и экстрагировали 50 мл гексана в аппарате Сокслета в течение 8 часов. Полученные экстракты концентрировали на ротационном испарителе до объема 5-7 мл и очищали концентрированной серной кислотой. При экстракции поглощенных ПХБ в аппарате Сокслета извлекается не менее 90 - 95% от теоретически возможного количества. При экстракции ПХБ холодным гексаном степень извлечения ПХБ не превышает 15-20%.

ПХБ. оставшиеся на стекловате, смывали 10 мл перегнанного гексана (несколькими порциями по 1-2 мл), концентрировали . очищали концентрированной серной кислотой.

Очищенные экстракты в токе воздуха на водяной бане при температуре 45 С доводили до'объема 200 - 500 икл и аликвоту (4-8 мкл) вводили в хроматограф для анализа.

Диапазон измеряемых содержаний полихлорбифенилов составляет 0,05-1.0 мкг/м. Границы погрешности измерения суммарного содержания идентифицированных полихлорированных бифенилов при вероятности Р=0,95 составляют + 50%. Примерно такая же эффективность поглощения ПХБ из воздуха достигается и при их абсорбции жидкими сорбентами.

Подавляющую часть проб анализировали методами газо-зкидкостной хроматографии (ГЖХ) на отечественных хроматографах "Цвет-106" и "ЛХМ-80", снабженных детекторами, аналогичными детектору электронного захвата ( ДЭЗ ) и набивными колонками , заполненными хромато-

ном H-AW-DMCS с 555 фазы SE-30 или ХЕ-60. Анализ проводим в изоте] ыическом режиме при температуре колонки равной 210*С. детектора 250°С. Часть проб была проанализирована на хроматографе высоко] разрешения фирмы " Carlo Erba" (серии "Mega". Италия ), снабжен« ДЭЗ к 25-метровой капиллярной колонкой с нанесенной жидкой фаз: SE-54(толщина пленки 0,25мкм ). Анализ проб проводили в режт программирования температуры от 50°до 250°С со скоростью нагрен 8 град/мин. В качестве газа-носителя использовали азот о.с.ч.

Для надежной идентификации проб использовали метод хроматсмас -спектрометрии (ХМС). Анализ проводили на хроматомасс-спектромет{ "Nermfig R-10-10-C" (Франция). Прибор имеет предел обнаружения 10" в режиме обнаружения и 10~эг в режиме идентификации по полнен, масс-спектру. Область обнаружения масс от 4 до 1500 а.е.м., разреше ние 2500 при массе 1000. Разделение сложных сиг;ей на индивидуал! ные компоненты вели на 25-метровой колонке с фазой SE-54 в рейда программирования' температуры от 50°до 250° С. Управление работе прибера и обработка результатов осуществляется автономной мини-ЭВ1 Аппаратура позволяет получать масс-спектры электронного удара с рр гистрацией .молекулярных ионов (энергия электронов 70 эВ). Идентиф! кацию ПХБ проводили по полному масс-спектру и в режиме односремег ного детектирования 10 ионов,наиболее характерных для rpyi изомеров при следующем наборе M/Z : 186, 285, 325. 326. 360. 3d.1 -394. 396, 430.

ГЛАВА. 3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПХБ МЕЖДУ ПАРОВОЙ И АЭРС ЗОЛЬНОЙ ФАЗАМИ И ИСПЫТАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ ПОГЛОЩЕНИЯ ПХБ ИЗ BOÍ ДУХА .

Пробоотбор ПХБ из воздуха осложняет тот факт, что ПХБ в атмос фере находятся в виде пара и аэрозоля. Известно, что подавляющ; часть ПХБ в во?.духе находится в паровой фазе,' однако литературт данные относятся к зонам с невысоким уровнем загрязнения. Для бол« полного исследования процесса распределения ПХБ между паровой и а: розольной фазами в зонах с высоким уровнем загрязнения воздуха п; были поставлены опыты в аэрозольной камере.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПХБ МЕВДУ ПАРОВОЙ Й АЭРОЗОЛЬНОЙ ФАЗЛМИ.

В ходе эксперимента в исследовательской камэре были созда! условия, характерные для летнего периода: температура в камере по, держивалась равной 24°С .влажность 35%. Перед началом эксперимен-

гш измерены фоновые характеристики воздуха. После этого распылено икр смеси трихлсрбифенилов ( ТХБ ) в виде раствора в гексане. 1 анализа отбирали 0.2 м5воздуха. Отбор производили как раздельно фильтры АФА-ХА и на сорбент (полисорб С 30/100), так и одновре-1но на фильтр и на сорбент.

Установлено, что когда концентрация ТХБ превышает ПДК (1мкг/м) [есколько раз ( содержание ТХБ в камере превышало 7 мкг/м5). то в зозольной форме может находиться подавляющая часть ПХБ (до 80?). {е 10%. как сооб^.еоь в литературе. Эффективность улавливания 3 полисорбом в таких условиях изменялась от 45% до 63%, фильтром \-ХА от 57 до 73%, в случае одновременного отбора на'фильтр и на збент эффективность поглощения "ТХБ составляла 85-9256, причем на пьтре задерживалось от 55 до 81% поглощенных ТХБ.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УФ-СВДЧЕШЯ И ОЗОНА НА ДЕСТРУКЦИЮ ПХБ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЩУ ПАРОВОЙ И АЭРОЗОЛЬНОЙ ФАЗАМИ.

Из литературы известно, что в атмосфере под воздействием -облучения и озона может происходить деструкция ПХБ и образование продуктов, более токсичных, чем сами ПХБ. Поэтому в ходе экспери-1Тов в аэрозольной камере было также исследовано влияние совместно воздействия озона и УФ-излучения на ПХБ. С этой целью через 3 :а после начала эксперимента в камере была включена ртутная лампа герез 0.5 часа были сняты характеристики аэрозолей, присутствую-< в камере и произведен отбор проб воздуха. В ходе эксперимента

1- спектр частиц ТХБ ( без УФ-облучения )

2- спектр частиц ТХБ (УФ-облучение )

__I__,_I - I ,1 и^ .. (3, мкм

о,г ом о.б о.8

з.З. Кривая распределения концентрации аэрозольных частиц ТХБ в

воздухе в зависимости от их размеров, ю установлено, что спектр частиц ТХБ , подвергшихся УФ-облучению,

практически не отличался от спектра частиц аэрозолей ПХБ, снятого в отсутствии УФ-облучения (рис.3).

На хроматограммах не было обнаружено пиков, которые свидетельствовали бы об образовании новых соединений либо о деструкции ТХБ. Влияние УФ-облучения на распределение ТХБ между паровой и аэрозоль-нон фазами также выявлено не было.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПОГЛОЩЕНИЯ ПАРОВ ПХБ. НАХОДЯЩИХСЯ В ВОЗДУХЕ. ОТЕЧЕСТВЕННЫМИ ПОЛИМЕРНЫМИ СОРБЕНТАМИ НА ОСНОВЕ СОПОЛИМЕРОВ ДИВИНИЛБЕНЗОЛА СО СТИРОЛОМ (ПОЛИСОРБАМИ)

Для лабораторных и полевых испытаний были выбраны полисорбы. важнейшим достоинством которых является гидрофобность, возможность регенерации, стабильность физико-химических свойств. По параметрам пористой структуры полисорбы наиболее близки к зарубежным аналогам - Амберлитам марок ХАД-2.

По данным фирмы "Пика" Амберлит ХАД-2 (20-50 меш) имел удельную поверхность Б - 300 м2/г. Для полисорбов (ТУ-6-05- 211-1087-84) размеры, частиц составляли 0,25 -0,50 мкм . паспортные данные по параметрам структуры отсутствовали. С целью выяснения структуры полисорбов были измерены удельные поверхности сорбентов на установке ШсготегШсэ, модель 2100 Д при температуре Т=77,3°К из данных по низкотемпературной сорбции азота по методу БЭТ ( для определения использовали адсорбционные ветви изотерм . рис.4 ). В эксперименте были получены следующие величины удельных поверхностей: полисорб С 30/100- 131 н/ г, полисорб С 40/100 - 443 м2/г и Амберлит ХАД-2 -307 м/г. Удельная поверхность вычислялась по формуле: На, где

На -число Авогадро, И -площадь, занимаемая молекулой адсорбата в плотном монослое; А^емкость монослоя' адсорбата.

Для получения кривых распределения пор по радиусам использовали уравнение Кельвина для капиллярной конденсации : 1п (Рэ/Р)=26 Лш. (г.ИТ) . где Рб/Р- отношение давления насыщенного пара к давлению пара определяемого вещества при данной температуре; - поверхностное натяжение; И - универсальная газовая постоянная; Ут- полный объем адсорбата в конденсированном состоянии при данном давлении , вычисляемый по уравнению Уп=А. Ут . где А - количество адсорбированного вещества; г-эффективный радиус сферического мениска, принимаемый за радиус пор; Уп- объем пор. При расчете использовали десорбционнне

200

100

0,1

0.4

0,6

0,1 Р/р

Рис.4 Изотерма адсорбции азота на гтолисорЗе с 40/1СО (77, ^ ' I - адсорбционная »сригля, < - десорбцилннал кривая

'ис. Б Крс.ые распределения пор по их радиксам

Полисорб С 40/100 I - интегральная кригая, ~ дифференциальная кривая. Амберлит ХАД-2: 3 - чите тральная ?сригпп,4 - дифференциальная кривая.

ветви кривых изотерм сорбции. На основе полученных данных для Vn и г были построены интегральные и дифференциальные кривые распределения пор по радиусам ( рис.5).

Как Амберлнт ХАД-2. так и полисорбы С 30/100 и С 40/100 имеют широкое распределение по порам без ярко выраженного максимума. Размер пор варьирует от 20-30 А до 100-120 к. Таким образом, полисорбы и Амберлит ХАД-2 имеют близкие параметры пористой структуры и, следовательно, должны иметь идентичные сорбционные свойства.

В ходе лабораторных испытаний было проведено изучение поглотительной способности полисорбов и проведено сравнение с поглотительной способностью жидких сорбентов.

СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК ПРОБООТБОРА ПХБ ИЗ ВОЗДУХА.

В качестве жидкого сорбента использовали этиленгликоль (ЭГ). В виду с'ходства строения и близости физико-химических свойств ДДТ и ПХБ, для извлечения и определения ПХБ использовали описанную в литературе методику определения содержания ДДТ в воздухе.

ПХБ из воздуха извлекали путем абсорбции их этиленгликолем, поглощенные ПХБ экстрагировали холодным гексаном. Полученные экстракты упаривали на роторном испарителе и подвергали очистке концентрированной серной кислотой. Упаренные и очищенные экстракта анализировали методами ГЖХ и ХМС.

Результаты исследований эффективности поглощения ПХБ полисор-баш и ЭГ приведены на рис.6. Эффективность улавливания малохлори-роЕанных фракций ПХБ (трихлорбифенилов) как в случае использования ЭГ. так и полисорбов достаточно велика, однако ЭГ эффективнее ( 6570% ), чем полисорб (55-65% ) поглощает малохлорированные фракции : ■эффективность поглощения высокохлорированных фракций для полисорба составляла 85-100%, в то время как ЭГ улавливалось не более 85Я.При практически равной эффективности поглощения ПХБ из воздуха полисор-бом и ЭГ последний значительно уступает полисорбу по сорб!даонной емкости. Проскок,при отборе на ЭГ наступает тогда, когда количество поглощенных ПХБ составляет всего лишь 0,08 мкг/г этиленгликоля , в то время как проскок через полисорб наступает, когда количество поглощенных ПХБ достигает 2,0-3,0 мкг/г полисорба . При продолжительности пробоотбора 0,5 часа проскок через ЭГ составляет 35-40% для ыалохлорпрованных й 2-355 для более хлорированных бифенилов ( гек-сахлорбнфенилов ). Если же продолжительность проботбора превышает

\чкг/г

0,98 0,06 О, О А 4,02

к, «кг/г

/Ч1

•

- ж

О 0,4 0,8 /,2 1,6 2,0

о,2 0,4 0,6

Рис.6' Кривые поглощения арохлора А-1'¿54 этглен гликолем (а) и полнсорбом С 30/100 (б). Расход вор пух л - .'■> л/мин.

1 - пентях-орби^енилы, 2 - гсксахлорСч¡лшпи.

сигнал

сигнал

£ 12 /<5 «чн. 6 12

Рис.7 Хро',п"огп.з-.:ч.а эталонной смзси арохлора Л-1£54(а) и

экстракта регйсрн.поглощешолх полнсорбом С 30/100 (б), фаза ЗЕ-о0. 7

1 час, то проскок для ЭГ может составлять 60-80%. Кроме невысокой сорбционной емкости и большого проскока стеклянные ловушки имеют еще ряд существенных недостатков: громоздкость, хрупкость, сложности с транспортировкой и обработкой проб.

Следует подчеркнуть, что при извлечении поглощенных ПХБ как в случае использования полисорбов, так и ЭГ, качественный и количественный состав исследуемых смесей ПХБ не меняется ( рис.7 ). Данный факт свидетельствует о том, что в процессе концентрирования не происходит изменения состава загрязненного воздуха.

Однако, если пробы обрабатывали через две недели или позже после отбора, то наблюдалась необратимая сорбция на лолисорбах и методика, основанная на их использовании, давала заниженные значения. В тех же случаях, когда обработку проб проводили в день отбора или через 1-2 дня, результаты, полученные по обеим методикам, былк сопоставимы. Так, например, для проб, отобранных в марте-феврале 1989 года в г.Серпухове, среднее содержание ПХБ в воздухе составляло для ЭГ значение-3,3± 1,0, для полисорба - 3,5±1,8 мкг/м5

Параллельно с отечественными сорбентами в Серпухове была испытана смола Амберлит ХАД-2, являющаяся зарубежным аналогом полисорбов. Данные по содержанию ПХБ в воздухе, полученные при использова-'нии полисорбов и Амберлита ХАД-2 (табл.3) вполне сопоставимы межд: собой, причем полисорб С 40/100, имеющий более высокую удельную поверхность ( 467 м2/г ), эффективнее улавливает ТХБ, чем полисорб С 30/100, имеющий меньшую удельную поверхность ( 131 м2/г ) (табл.

На фильтрах АФА-ХА задерживалось 15,- 30 % того количества ПХ которое поглощалось сорбентом. Однако, во время снегопада в феврал 1989 года на фильтре задержалось примерно такое же количество ПХБ что и на полисорбе С 40/100 ( 0,14 и 0,15 мкг соответственно).

Таблица 1. Сравнение содержания ТХБ в воздухе г.Серпухова при отборе проб на различные сорбенты, мкг/ м3 ,

•Дата отбора Полисорб С 30/100 Полисорб С 40/100 ХАД-2

июль 1990 15,5;-11,4; 12.4 23,5; 18,3 17,7; 26.0

апрель 1991 3.8; 5,4; 3.8; 5.4; 10,9 7,3; 5,8

ГЛАВА 4 . ОЦЕНКА УРОВНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛАМИ НЕКОТОРЫХ ГОРОДОВ И ЗОН РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ.

Методики проботобора ПХБ из воздуха на полисорбн и этиленгли-коль были испытаны в тех городах России, где расположены производства, использующие ПХБ ( Серпухов ), или производства, где ПХБ могут образовываться в качестве побочных продуктов (Уфа, Усолье-Сибирс-кое, Ангарск. Байкальск, Иркутск.Селенпшск). а также в фоновых районах.

ОЦЕНКА УРОЕНЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА И ПОЧВ Г.СЕРПУХОВА ПО.ПШОРНРОВАННЫМИ БИСЕНШМИ.

Высокие уровни концентрации ПХБ отмечены вокруг завода "Конденсатор", находящегося в старой части города Серпухова. С 1DS7 по 1988 год завод в качестве электроизолирующей жидкости использовал трихлорбифенилы. Однако, и после отказа от использования ТХБ. в 600- метровой зоне их содержание в воздухе варьировало от 0.7 до 39,3 мкг/мЗ, а в почвах от 1,4 до 11400 мг/кг (табл.2).

Вследствие высокой персистентности ПХБ их содержание в почвах вокруг завода за период с 1988 по 1991 год почти не изменилось. Таблица 2. Содержание ТХБ и А-1254 в почве и воздухе г.Серпухова ( июнь 1988 г.)

Место отбора Содержание ПХБ в воздухе, Содержание ПХБ в почве, проб мкг/мЗ " мг/кг

ТХБ А-1254 ТХБ А-1254

50 м , с 3,2 1.2 5.4 / И, 7 0,8 /5,0

500 М, кжв 1, 1 0.3 2,8 / 2.4 0. 1 /0.0

300 М. ссз 1.6 0.6 1,4 /0.6 , 0,1 / 0. 1

300 м. ю 31.0 не опред. 11363.0/11040.0 70.0 /69. 1

600 м, в 0,7 0.4 14,5 /22,6 0.3 /0.5

Промплощгдка 46,3 не опред. 8387,0/49233.0 50.1 /34.4

Примечание: Строка цифр перед чертой -слой почвы 0-3 см,

за чертой - слой почвы - 3-5 см. ПДК ПХБ в воздухе - 1 мкг/ м 3, в почве - 0,06 мг/кг. Концентрация ТХБ в воздухе наиболее загрязненной зоны ч 300 метрах от завода составляла в июне 1988 года 31.0 мкг/иЗ, а в июле 1990 -

39,3 мкг/мЗ (табл.3). Результаты одновременного анализа почв и воздуха на содержание ПХБ позволили сделать предположение,что источником поступления ПХБ в воздух являются загрязненные почвы. Коэффициент корреляции между концентрациями ПХБ в воздухе и почвах составляет - 0,91.

Таблица 3. Содержание ТХБ в воздухе г.Серпухова ( 300 м к югу от завода ) , мкг/м3 .

Дата отбора Отбор на этиленгликоль Отбор на полисорб С 30/100

ИШЬ 1988 не определялось 31,0

февраль 1989 3.3 7.2

март .. 1§89 3.3 3.2

сентябрь 1989 3,1 5.8

июль 1990 38,3 13,1

апрель 1991 29,0 23,0

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛАМИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Г.УФЫ.

Полихлорированные бифенилы не входят в перечень продуктов, выпускаемых или используемых предприятиями города, однако, в связи с тем, что в снежном покрове города были обнаружены ПХБ в значительных количествах, возникло предположение, что ПХБ могут образовываться в качестве побочных продуктов при производстве некоторых хлороргани-ческих веществ, выпускаемых на заводе " Химпром".

В июне 1988 года в нескольких жилых кварталах Уфы и на территории "Химпроыа" был проведен отбор проб воздуха. Концентрации ПХБ (состав ПХБ аналогичен Арохлору А-1254 ) в жилых кварталах составляли величины от-0.4 до 1,0 мкг/м5, на территории " Химпрома " содержание ПХБ в воздухе было значительно выше и менялось от 1,2-3,2 на проходной до 3,4'"- З.В мкг/ м5 вблизи цеха производства хлорбензола. Присутствие ПХБ было зафиксировано в самом хлорбензоле и в стоках цеха по его производству. ПХБ были также обнаружены в стоках нркоторых других цехов завода, а также в отходящих газах печи сжигания отходов. Таким образом, не подлежит сомнению факт, что ПО "Химпром" является источником загрязнения окружающей среды среды в Уфе полихлорированными бифенилами.

СОДЕРЖАНИЕ ПОЛШОРИРОВАННЫХ ЕИФЕНИЛОВ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ. СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА.

В 1989-1991 годах в городах Байкальске, Селенгинске, Иркутске, Ангарске содержание ПХБ в воздухе было ниже предела обнаружения разработанных методик. В воздухе города Усолье-Сибирское регистрировались полихлорированные нафталины.

Не подтвердились данные, что источником поступления ПХБ в окружающую среду являются выбросы и стоки целлюлозно-бумажного производства. В стоках Байкальского целлюлозно-бумажного и Селенгинского целлюлозно-картонного комбинатов ПХБ обнаружены-не были.

Содержание ПХБ и хлорорганических пестицидов в снеге и воде Прибайкалья, как правило, соответствует фоновым уровням, однако, выявлено несколько повышенное содержание суммы ПХБ - ( 54-78 нг/л ) в снежном покрове Южного Прибайкалья по сравнению с Северным -(0-30 нг/л ), что объясняется влиянием ландшафтных условий.

ВЫВОДЫ: *

1. Установлено, что при высоком уровне загрязнения воздуха полих-лорбифенилами (когда их содержание в несколько раз превышает ПДК) большая часть ПХБ ( до 80% ) может находиться в виде аэрозольной, а не паровой Фазы.как считалось ранее.

Нахождению ПХБ в воздухе в виде аэрозолей также способствуют некоторые метеорологические условия.'такие как туман, снег и т. д.

2. Установлено, что воздействие УФ -облучения к озона в течение времени, соизмеримого со временем жизни ПХБ в атмосфере, не влияет на деструкцию ПХБ и и распределение между паровой и аэрозольной фазами.

3. Показано, что для поглощения ПХБ из воздуха с уупехом могут быть использованы полисорбы марок С 40/100 и 30/100. Эффективность поглощения полисорбами полихлорбифенилов с высокой степенью хлорирования составляет 85-100%, с низкой - около 70% . что не ниже показателей зарубежных аналогов полисорбов.

4. На основе данных о сорбционном концентрировании ПХБ из воздуха разработаны методики пробоотбора и определения ПХБ в воздухе методами ГЖХ и ХМС вблизи мест производства и использования ПХБ. Полевые испытания показали пригодность разработанных методик в тех случаях. когда содержание ПХБ в воздухе составляет величины порядка

0.05.1,0 «кг/м3и выше.

5. Впервые было определено содержание ПХБ в воздухе на территории Российской Федерации и проведена оценка уровней загрязнения полих-лорбифенилами городов Серпухова, Уфы, Иркутска, Усолья-Сибирского, Ангарска, Байкальска. Селенгинска :

- высокий уровень загрязнения ПХБ воздуха г. Серпухова С от 3 до 39 ПДК ) в 1988-1991 годах зарегистрирован в 600-метровой зоне вокруг завода " Конденсатор" и показано, что источником поступления ПХБ в атмосферу г. Серпухова посла отказа завода от использования ПХБ являются почвы. загрязненные ПХБ в предыдущие годы;

- одним из возможных источников поступления ПХБ в объекты природной среди г.Уфы и существенного загрязнения атмосферного воздуха ( 0,41,0 ПДК) являются выбросы и промстоки некоторых цехов ПО "Химпром",-в том ■* числе цеха производства хлорбензола и печи сжигания отходов. Показано, что ПХБ образуются в качестве побочных продуктов при

, производстве хлорбензолсв;

- в воздухе городов Ангарска. Иркутска, Усолья-Сибирского ПХБ отмечались лишь эпизодически. В 1988-1991 годах содержание ПХБ в атмосфере указанных городов было ниже предела обнаружения разработанных методик;

- в Прибайкальском регионе не было обнаружено явных источников загрязнения атмосферы и других природных сред полихлорированнкми бифе-нилами. Не подтвердились данные, что источником поступления ПХБ в окружающую среду являются выбросы и стоки целлюлозно -бумажных производств. Содержание ПХБ в природных объектах данного региона, как правило, не превышает фонового уровня.

Основной материал диссертации, изложен в следующих публикациях:

1. Сурнина H.H..Тарасов В. В.Некоторые аспекты загрязнения объектов окружающей среды полихлорнрованньши бифенилами и терфенила-ми //Экологическая химия - 1992 - N 2 - с. 5-20.

2. Сурнина H.H., Беляев С.П.. Курносов И.А.. Тарасов В.В., Кирюхии В'. П. Сорбционное концентрирование полихлорированных бифенилов ж воздуха с последующим их определением методами ГЖХ и ХМС // Аналитическая химия объектов окружающей среды: Тез. докл. Всесоюз. - науч. конф. 11-18 ноября 1991 г. - Санкт-Петербург - Сочи, 1991. -ч. 2,с.65.

3. Сурнина Н. Н„ Беляев С. П., Бобовникопа Ц. П., Егоров В. В. Сравнение методик пробоотбора ПХБ из воздуха //Тр. ин-та/ Ин-т экспе-рим. метеорологии. — 1991. — вып. 20 (153). — с. 141 — 143.

4. Суркина Н. Н., Вобошпшова Ц. И. Оценка загрязнения воздушного бассейна г. Серпухова полихлориропанпыми бифенилами и районе конденсаторного завода //Тр. ин-та/ Ин-т зкеперим. метеорологии. — 1990. — вып. 17 (145). — с. 28—31.

5. Сурнина II. Н., Митрошков А. В., Кирю.хин В. П. Оценка загрязнения воздушного бассейна г. Уфы полихлорировапными бифенилами //Загрязнение атмосферы и почв: Сб. научи, тр. IV Всесоюзн. соимц. Обнинск 1989. — М„ 1991. — с. 35—41.

6. Сурнина Н. Н., Анохин Ю. Л., Кнрюхин В. П., Митрошков Л. В. Загрязнение воздушного бассейна Приангарьд и Прибайкалья полихло-рнропанными бифенилами //Мониторинг состояния озера Байкал/ под ред. 10. А. Израэля, Ю. А. Анохина. — Л., 1991. — с. 50—54.

7. Сурнина Н. Н., Егоров В. В. Современные методы определения ПХБ //Мониторинг фонового состояния природных сред/ под ред. 10. А. Израэля, Ф. Я- Ровинского. — Л., 1991. — с. 36—41.

8. Политов С. В.. Сурнина Н. Н., Тарасов В. В. Загрязнение полихлорировапными бифенилами и хлорорганическими пестицидами атмосферы, снежного покрова и поверхностных вод Байкальского региона //I Международное совещание по хлорорганическим соединениям: тез. докл.— Байкальск, 1992. — с. 19.

9. Сурнина Н. Н. Результаты наблюдений за состоянием атмосферы в местах импактного загрязнения природной среды полихлориропанпыми бифенилами //Ежегодник загрязнения почв Советского Союза токсикантами промышленного происхождения/ под ред. Л. В. Сатаевон — Обнинск, 1992. — ч. 2. — с. 238—241.

10. Сурнина Н. Н., Тарасов В. В. Мониторинг источников загрязнения природных сред полихлорированными бифенилами //XV Менделеевский съезд по общей и прикладной химии: тез. докл. — Минск, 1993. — т. 3, с. 781.

Заказ 374 Объем 1,0 п. л. Тираж 100

Типография РХТУ им. Д. И. Менделеева